[發明專利]一種基于SAQD域的立體視頻碼率控制方法

無效

• 申請號: 201010203813.2
• 申請日: 2010-06-18
• 公開（公告）號: CN101883283A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: 艾明晶;趙麗麗;陳文博;王競克
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/50;H04N13/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

技術領域

本發明涉及計算機領域，具體來說是一種基于SAQD(Sum?of?Absolute?QuantizedDifference，絕對量化殘差和)域的立體視頻碼率控制方法。

背景技術

立體視頻技術是當今視頻領域的研究熱點，也是未來視頻技術的重要發展方向。它是一種能夠提供立體感的新型視頻技術。立體視頻技術主要包括立體視頻捕獲、立體視頻壓縮編碼、立體視頻傳輸以及立體顯示技術等。與二維視頻相比，立體視頻增加了景物的深度信息，增強了視覺的現實感、層次感和逼真感，使得觀察者能夠獲得更為豐富、全面的信息。

立體視頻編碼和傳輸的目的是在給定的網絡條件下，提供給接收端最好的解碼圖像質量，即使得解碼圖像的失真度最小。因此立體視頻編碼端必須進行有效的碼率控制以適應動態變化的網絡帶寬。對立體視頻兩個通道間及通道內各圖像幀進行最優的碼率分配是立體視頻碼率控制必不可少的部分。SVC(Scalable?Video?Coding，可分級視頻編碼)是H.264/AVC標準的一個擴展，由JVT(Joint?Video?Team，聯合視頻組)在2004年制定并于2007年7月公布為ITU(International?Telecommunication?Union，國際電信聯盟)標準。H.264/SVC通過使用分級方法來實現空間、時間和質量的可分級。SVC的空間可分級是基于分層的方法來實現的，每個空間分層的輸入都通過一個下采樣濾波器來生成相應空間分辨率的視頻序列，低空間層(基本層)的運動信息和紋理信息可以用于高空間層(增強層)相關信息的預測。

目前國內外關于通道內各圖像幀的碼率分配問題已有大量的研究，而有關立體視頻兩通道間的碼率分配問題研究工作還較少。有學者針對SVC提出相應的碼率分配方法。Y.Liu等人提出一種空間及質量可分級編碼的碼率控制方法。該方法進行宏塊級別的碼率分配方案，對基本層和增強層分配固定比特數，因而其最優化的層間比特分配方案沒有得到解決。N.Ozbek等人提出了基于SVC的立體視頻編碼的左右通道非均分的碼率分配方法。該方法設置了幾個質量可分級編碼選項，通過計算各選項下的率失真優化函數(Rate-DistortionOptimization，RDO)值來確定各分層間最優的比特編碼方案。該方法能得到較優的比特分配結果，但算法運算復雜度較高。Z.He等人提出一種基于ρ域的面向多視頻對象的最優碼率分配方法。ρ代表變換量化后的系數中零系數所占的百分比。該方法首先采用拉格朗日最優化方程確定各編碼對象的最優目標比特數，然后通過引入一個代表ρ和碼率R關系的碼率控制(Rate?Control，RC)模型來計算對應目標比特數下的ρ值。由于在MPEG-4、H.263等編解碼標準中，ρ和量化參數(Quantization?Parameter，QP)存在一一對應的關系，故可根據ρ值得到各編碼對象的QP。基于ρ域的RC模型簡單而精確，但是該模型不能直接應用于基于H.264的視頻編碼中。這是因為H.264編碼產生的ρ和QP并不存在簡單的一一對應的關系，因而不能通過ρ計算得到相應的QP。

視頻編碼端產生的編碼比特數取決于圖像離散余弦變換(Discrete?Cosine?Transform，DCT)系數經量化后得到的數據，而重建圖像的失真大小取決于量化過程中被舍掉的數據。即視頻編碼端產生的碼率和解碼端得到的重建圖像的失真，均與圖像DCT系數量化后結果的絕對值SAQD的大小有關。

發明內容

為了解決上述立體視頻碼率控制方法的不足，本發明采用基于SVC的空間可分級編碼結構的立體視頻編碼框架，通過引入SAQD域解決了立體視頻通道間的最優碼率分配問題，提出一種基于絕對量化殘差和SAQD域的立體視頻碼率控制方法。該方法旨在解決立體視頻兩通道間的最優比特分配問題，在滿足立體視頻傳輸時的網絡帶寬需求的同時，提供給接收端最好的解碼圖像質量，以在解碼圖像失真度和網路帶寬之間達到平衡。

一種基于SAQD域的立體視頻碼率控制方法，具體包括以下步驟：

步驟一：判斷當前所要編碼的BU(Basic?Unit，基本單元)是否是立體視頻序列左通道內當前GOP(Group?Of?Pictures，圖像組)第一個BU，若是轉步驟二；若不是則轉到步驟三；

步驟二：確定立體視頻左、右通道內當前圖像組GOP的目標碼率；

結合基于SAQD域的率模型和失真模型，通過引入拉格朗日乘子λ，將通道間最優碼率分配問題公式化，求解得到左、右通道當前GOP的目標碼率R₁、R₂：